Problema básico de balance de materia (contaminantes en agua).

1. Enunciado del problema
La fracción orgánica de las aguas residuales se mide en términos de la demanda
bioquímica de oxígeno (DBO), que es la cantidad de oxígeno disuelto requerida para
biodegradar las sustancias orgánicas que contiene el agua. Si la concentración de
oxígeno disuelto (DO) de un cuerpo de agua baja demasiado, los peces del lago o
corriente de agua pueden morir. La (EPA) Agencia de Protección Ambiental de Estados
Unidos ha establecido niveles mínimos para los lagos en verano de 5 mg/L de oxígeno
disuelto.
• Si una corriente fluye a razón de 0.3 m3/s y tiene una DBO inicial de 5 mg/L antes
de pasar por el punto de descarga de una planta de tratamiento de aguas
residuales, y la planta descarga 3.785 ML/día de aguas residuales con una
concentración de 0.15 g/L de DBO, ¿cuál será la DBO inmediatamente abajo del
punto de descarga de la planta?
• La planta informa una descarga de 15.8 ML/día con una DBO de 72.09 mg/L. Si la
EPA mide el flujo de la corriente antes del punto de descarga e informa un valor de
530 ML/día con 3 mg/L de DBO, y mide la DBO corriente abajo e informa un valor
de 5 mg/L, ¿está correcto el informe?

2. Resolución del primer inciso
• Planteamiento del problema (balance de
masa).
Punto de
descarga
¿DBO?
3.785 ML/día
0.15 g/L
0.3m3/s
5mg/L

3. Resolución del primer inciso
• Paso 1: homogenizar unidades
• Para la descarga de la PTAR
– 3.785
푀퐿
푑í푎
1000000퐿
1푀퐿
1 푑í푎
24 ℎ푟
1 ℎ푟
60 푚푖푛
1 푚푖푛
60 푠
= 43.81
퐿
푠
– 0.15
푔퐷퐵푂
퐿
100푚푔
1푔
= 150
푚푔 퐷퐵푂
퐿
• Para la corriente natural
– 0.3
푚3
푠
100퐿
1푚3 = 300
퐿
푠
– 5
푚푔퐷퐵푂
퐿

4. Resolución del primer inciso
• Paso 2: se obtiene el flujo de DBO para cada
corriente
• Para la descarga de la PTAR
– 43.81
퐿
푠
150
푚푔퐷퐵푂
퐿
= 6571.50
푚푔퐷퐵푂
푠
• Para la corriente natural
– 300
퐿
푠
5
푚푔퐷퐵푂
퐿
= 1500
푚푔퐷퐵푂
푠

5. Resolución del primer inciso
• Paso 3: Se divide la suma de los flujos de DBO
ente la suma de los flujos de agua
•
6571.50
푚푔퐷퐵푂
푠
푚푔퐷퐵푂
+1500
푠
퐿
푠
43.81
퐿
푠
+300
= 23.48
푚푔 퐷퐵푂
퐿

6. Resolución del segundo inciso
• Planteamiento del problema (balance de
masa).
Punto de
descarga
¿5mg/L?
15.8 ML/día
72.09 mg/L
530 ML/día
3mg/L

7. Resolución del segundo inciso
• Paso 1: Homogenización de unidades y calculo
del flujo de DBO
• Para la descarga de la PTAR
• 530,000,000
퐿
푑í푎
3
푚푔퐷퐵푂
퐿
= 1,590,000,000
푚푔퐷퐵푂
푑í푎
• Para la corriente natural
• 15,800,000
퐿
푑í푎
72.09
푚푔퐷퐵푂
퐿
= 1,139,022,000
푚푔퐷퐵푂
푑í푎

8. Resolución del segundo inciso
• Paso 2: Se divide la suma de los flujos de DBO
ente la suma de los flujos de agua
•
1,590,000,000
푚푔퐷퐵푂
푑í푎
+1,139,022,000
푚푔퐷퐵푂
푑í푎
530,000,000
퐿
푑í푎
+15,800,000
퐿
푑í푎
= 5
푚푔 퐷퐵푂
퐿
• El informe de la EPA es correcto